Vergaser für Verbrennungsmotoren

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Ein Vergaser dieser Art ist aus der DE-A-2 053 991 bekannt. Dieser bekannte Vergaser weist wenigstens einen einenends zur Atmosphäre offenen und anderenends mit einem Ansaugrohr eines Ansaugsystems des Verbrennungsmotors verbundenen Ansaugkanal auf, in dem eine in ihrer Leerlaufstellung den Ansaugkanal wenigstens weitgehend abschließende Drosselklappe angeordnet ist. Ferner ist eine die Drosselklappe umgehende Leerlaufkanalanordnung vorgesehen, die eine (nicht näher gezeigte) Brennstoffleitung zur Zufuhr von Brennstoff sowie eine Einrichtung in Form einer Rohrdüse aufweist, die zur Zufuhr von Verbrennungsluft zur Bildung des gewünschten Brennstoff-Luft-Gemisches dient, wobei der Brennstoff durch Unterdruck der am Austritt des Brennstoffes in Form einer Brennstoff-LuftEmulsion aus einem Brennstoffkanal vorliegenden Verbrennungsluft gefördert wird. Stromauf der Austrittsmündung der Leerlaufkanalanordnung ist innerhalb des Ansaugkanals eine Querschnittsverengung angeordnet, mittels der eine Überschallströmung erzeugt wird. Der Brennstoffkanal ist schließlich als im Verbrennungsluftstrom liegendes Brennstoffrohr mit endseitiger Rohrdüse ausgebildet, deren Mündung im Bereich der Querschnittsverengung angeordnet ist.

[0003] Gegenstand der US-A-1 831 056 ist ein Vergaser, der eine Drosseleinrichtung für Leerlaufbrennstoff aufweist, die stromauf einer Luftöffnung angeordnet ist. Auch bei diesem bekannten Vergaser wird eine Überschallströmung mittels einer Querschnittsverengung erzeugt, die hier jedoch mittels einer Einstellschraube hervorgerufen wird.

[0004] Untersuchungen haben gezeigt, daß bei dem gattungsgemäßen Vergaser (siehe DE-A-2 053 991) Betriebsstörungen dadurch auftreten können, daß u.U. kleine Dampfblasen aus dem Brennstoffrohr zurückstreben, wobei sich deren Übertritt in die Brennstoffleitung unter Koagulation zu großen Dampfblasen störend auswirkt. Hierdurch kann die kontinuierliche Brennstofförderung empfindlich gestört werden, was schlimmstenfalls sogar zu einem Stillstand des Verbrennungsmotors führen könnte.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß unter allen Umständen eine kontinuierliche Brennstofförderung gewährleistet ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

[0007] Indem erfindungsgemaß die Austrittsöffnung eines Anschlußstutzens der Brennstoffleitung unterhalb der Eintrittsöffnung des Brennstoffkanales angeordnet wird und indem ferner zwischen der Austrittsöffung des Anschlußstutzens und der Eintrittsöffnung des Brennstoffkanales eine ringförmige Fangkammer für Dampfblasen angeordnet wird, wird erreicht, daß etwa aus dem Brennstofrohr zurückstrebende kleinere Dampfblasen in der Fangkammer gefangen und dadurch an einem Übertritt in die tiefer gelegene Austrittsöffnung des Anschlußstutzens gehindert werden. Hierdurch wird die kontinuierliche Brennstofförderung unter keinen Umständen gestört, so daß ein Stillstand des Verbrennungsmotors ebenfalls ausgeschlossen ist.

[0008] Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich gemäß Anspruch 2 darüber hinaus in vorteilhafter Weise mit einer kompakten Bauweise in Einklang bringen, indem die Achse des Anschlußstutzens so gewählt wird, daß sie quer zur Achse des Brennstoffkanals liegt.

[0009] Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

[0010] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.

[0011] Es zeigt

Fig. 1

in schematisch vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Vergaser,

Fig. 2

einen Längsschnitt durch den Austrittsbereich der Leerlaufkanalanordnung des Vergasers gemäß Fig. 1 und

Fig. 3

eine teilweise im Schnitt gehaltene Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 2.

[0012] Der in Fig. 1 veranschaulichte Vergaser weist in der üblichen Weise einen Luftfilter 1, ein Vergasergehäuse 2 und dieses durchsetzend einen Ansaugkanal 3 auf, der Umgebungsluft durch den Luftfilter 1 hindurch ansaugt. Das Vergasergehäuse 2 weist eine Grundplatte 4 zur Verbindung mit einem Ansaugrohr 5 eines Ansaugsystemes 6 auf, welches in der üblichen Weise die Zylinder des Verbrennungsmotors mit Brennstoff-Luftgemisch versorgt und auf dem die Grundplatte 4 über eine übliche Dichtung 7 aufgesetzt ist.

[0013] Im Ansaugkanal 3 ist eine Drosselklappe 8 angeordnet, welche in Leerlaufstellung den Ansaugkanal 3 praktisch vollständig abschließt.

[0014] Der veranschaulichte Vergaser ist im Beispielsfall als Registervergaser ausgeführt und weist einen Ansaugkanal 9 der zweiten Stufe auf, dessen Drosselklappe 10 in der üblichen Weise bei Erreichen höherer Drehzahlen zu öffnen beginnt. Das Vergasergehäuse 2 ist in der üblichen Weise als Gußteil ausgebildet und besteht neben der Grundplatte 4 aus zwei übereinandergesetzten Gehäuseteilen 11 und 12, wobei der Schnitt in der Darstellung gemäß Fig. 1 im Bereich der Grundplatte 4 entlang den Achsen der Ansaugkanäle 3 und 9, im Bereich der Gehäuseteile 11 und 12 hingegen in einer davorliegenden Ebene durch eine Schwimmerkammer 14 geführt ist.

[0015] Brennstoff wird unter Steuerung durch einen Schwimmer 13 der Schwimmerkammer 14 zugeführt, von wo der Brennstoff über eine Brennstoffleitung 15 in Form eines frei neben dem Vergasergehäuse 2 angeordneten Rohres oder Schlauches entnommen wird. Im Kurbelgehäuse und im gesamten Motorblock anfallender Ölnebel wird über eine Zylinderkopf-Entlüftungsleitung 16 dem Luftfilter 1 zugeführt. Die Zylinderkopf-Entlüftungsleitung 16 führt im Beispielsfalle nicht unmittelbar zum Luftfilter 1, sondern in eine an das Luftfilter 1 angeschlossene Luftleitung 17. Die Brennstoffleitung 15 und die Luftleitung 17 bilden Teil einer insgesamt mit 18 bezeichneten Leerlaufkanalanordnung, mit der Brennstoff und Luft einem Leerlaufsystem zugeführt werden können, welches stromab der Drosselklappe 8 in den Ansaugkanal 3 mündet.

[0016] Die übrigen Einrichtungen des Vergasers, wie etwa eine Beschleunigungspumpe usw., sind konventioneller Natur und bedürfen daher hier keiner näheren Erläuterung. Zu betonen ist jedoch, daß die Drosselklappe 8 bei einem erfindungsgemäßen Vergaser im Leerlauf in einer Stellung stehen muß, in der sie den Ansaugkanal 3 der ersten Stufe praktisch vollständig abschließt, so daß keine merkliche Luftströmung an der Drosselklappe 8 vorbei möglich ist, und auch sonstige eine Falschluftzufuhr ermöglichende Kanäle fehlen oder verschlossen sind. Im Bereich der Ränder der Drosselklappe 8 in ihrer Leerlaufstellung können in der üblichen Weise Übergangsöffnungen 19 vorgesehen sein, wenn nicht ein anderes Übergangssystem für die Gemischversorgung im Übergangsbereich zwischen Leerlauf und Teillast Verwendung findet.

[0017] Der mit 20 bezeichnete Austrittsbereich der Leerlaufkanalanordnung 18 ist in den Fig. 2 und 3 näher veranschaulicht. Wie daraus ersichtlich ist, endet die Brennstoffleitung 15 in einem Anschlußstutzen 21 und die Luftleitung 17 in einem Anschlußstutzen 22, welche an einem Gehäuse 23 gelagert sind. Das Gehäuse 23 besteht im wesentlichen aus einem Düsenrohr 24 zur Bildung eines Zufuhrkanales 25 für Verbrennungsluft um ein Brennstoffrohr 26 herum, welches einen Brennstoffkanal 27 bildet. Weiter besteht das Gehäuse 23 im Anschluß an einen im wesentlichen durch das Düsenrohr 24 gebildeten Lagerabschnitt 28 zur Aufnahme in der Vergaserwand 2 aus einem rückwärtigen Gehäusekörper 29 im Bereich der Anschlußstutzen 21 und 22 mit Stirnflächen 30 benachbart zum Lagerabschnitt 28 sowie einem Anschlußteil 31 aus schlecht wärmeleitendem Material, im Beispielsfalle Kunststoff, während alle anderen Elemente aus Metall gefertigt sind.

[0018] Das Brennstoffrohr 26 weist an seinem vorderen Ende eine Rohrdüse 32 mit einer Querschnittsverengung 33 mit einer Querschnittsfläche von im Beispielsfalle 0,12 mm² auf, welche zugleich eine Mündung 34 für den Austritt von Brennstoff bzw. Emulsion bildet. In seinem rückwärtigen Bereich ist das Brennstoffrohr 26 an seiner Oberseite mit im Beispielsfalle zwei im axialen Abstand voneinander liegenden runden Öffnungen 35 mit einem Durchmesser von 0,5 mm bzw. 0,6 mm, also einer Gesamtquerschnittsfläche von ca. 0,45 mm², versehen, welche der das Brennstoffrohr 26 umströmenden Luft einen Zutritt zum Brennstoffkanal 27 gestatten, so daß dort eine Brennstoffemulsion gebildet wird. Stromauf der Öffnungen 35 ist eine Vordrossel 36 angeordnet, die im Beispielsfalle die Form einer Querschnittsverengung 37 mit einer Querschnittsfläche von 0,12 mm² aufweist.

[0019] Der Brennstoffkanal 27 mündet mit einer Eintrittsöffnung 38 in eine Fangkammer 39, durch welche hindurch der Anschlußstutzen 21 der Brennstoffleitung 15 ragt, und die in dem Anschlußteil 31 aus Kunststoff herausgearbeitet ist. Die mit 40 bezeichnete Austrittsöffnung des Anschlußstutzens 21 liegt dabei tiefer als die Unterkante der Eintrittscffnung 38 des Brennstoffkanales 27 und damit auch unterhalb der Fangkammer 39, so daß bei der Zufuhr von Brennstoff aus der Austrittsöffnung 40 des Anschlußstutzens 21 über die Fangkammer 39 in die Eintrittsöffnung 38 des Brennstoffkanales 27 hinein ein siphonartiger Effekt entsteht.

[0020] Die Rohrdüse 32 mit der Querschnittsverengung 33 des Brennstoffrohxes 26 liegt im Bereich einer Querschnittsverengung 41 stromauf der mit 42 bezeichneten Austrittsmündung der Leerlaufkanalanordnung 18 in den Ansaugkanal 3 hinein. Die Querschnittsverengung 41 ist dabei nach Art einer konvergierenden-divergierenden Lavaldüse ausgebildet, so daß bei Überschreiten des kritischen Druckverhältnisses zwischen den Ebenen A und B in der Querschnittsverengung 41 Strömung mit Schallgeschwindigkeit und im anschließenden leicht divergierenden Teil des Düsenrohres 24 Überschallströmung vorliegt, bis eine Ablösung und Strömungsumschlag erfolgen. Dies ist bei überkritischem Druckverhältnis spätestens in Ebene B der Fall, also in der Ebene der Austrittsmündung 42. Die Querschnittsverengung 41 weist bei Verwendung für einen Motor mit einem Hubraum von 2,81 vorzugsweise eine freie Querschnittsfläche von ca. 16 mm² auf.

[0021] Das Brennstoffrohr 26 und das Düsenrohr 24 liegen konzentrisch um eine Achse 43, welche die quer dazu liegende Achse 44 des Anschlußstutzens 21 der Brennstoffleitung 15 schneidet. Auch die Achse 45 des Anschlußstutzens 22 der Luftleitung 17 liegt quer zur Achse 43, braucht diese jedoch nicht zu schneiden.

[0022] Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist das Anschlußteil 31 zusammen mit dem Brennstoffrohr 26 unter entsprechender Schwenkung des Anschlußstutzens 21 im Gehäusekörper 29 drehbeweglich gelagert, wozu der Anschlußstutzen 21 in einem Schlitz 46 des Gehäusekörpers 29 geführt ist. Die Achse 47 des Schlitzes 46 liegt nicht senkrecht, sondern schräg zur Achse 43, so daß die Drehbewegung des Anschlußteiles 31 und des Brennstoffrohres 26 unter Schwenkung des Anschlußstutzens 21 auch zu einer Axialbewegung des Brennstoffrohres 26 führt. Hierdurch kann die exakte Lage der Mündung 34 der Rohrdüse 32 relativ zur Querschnittsverengung 41 fein den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend eingestellt werden. Im Beispielsfalle möge die Länge des Schlitzes 46 einen Verdrehwinkel des Anschlußteiles 31 von 30° zulassen und in einem Winkel von 13° schräg zur Achse 43 gestellt sein, so daß sich ein Verstellweg in der Größenordnung eines Millimeters ergibt.

[0023] Zur Montage in der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung kann das gesamte Düsenrohr 24 in eine entsprechende Bohrung des Vergasergehäuses 2 bis zum Anschlag an die vorderen Stirnflächen 30 des Gehäusekörpers 29 eingesetzt werden. Wie bereits in Fig. 1 angedeutet ist, kann die Achse 43 dabei um einen Winkel α gegenüber der Horizontalen geneigt sein, wobei α zwischen etwa 0° und 30° liegen kann und im Beispielsfalle infolge der konstruktiven Beschränkung durch die Bauhöhe der Grundplatte 4 bei 10° liegen möge. Ähnlich, jedoch zeichnerisch nicht veranschaulicht, braucht die Achse 43 die Mittelachse des Ansaugkanales 3 nicht zu schneiden, sondern kann eine Schrägstellung der Achse 43 weg von der Radialen derart erfolgen, daß der Massenstromaustritt aus der Austrittsmündung 42 mehr tangential in den Innenraum des Ansaugrohres 3 gerichtet ist. Ein solcher Ausstellwinkel von der Radialen kann zwischen 15° und 40° liegen, und möge im Beispielsfalle bei 20° liegen, gemessen an dem in Fig. 1 mit 48 bezeichneten Schnittpunkt der Achse 43 mit der Verlängerung der Mantelfläche des Ansaugkanals 3.

[0024] Im Leerlaufbetrieb ist die Drosselklappe 8 geschlossen, so daß der sich im Ansaugkanal 3 stromab der Drosselklappe 8 einstellende Unterdruck durch die Ansaughübe der Zylinder in vollem Umfange auf die Austrittsmündung 42 und durch diese hindurch in die Leerlaufkanalanordnung 18 hinein wirkt. Hierdurch wird zunächst einmal Luft durch die Luftleitung 17 hindurch gesaugt, wobei der in der Zylinderkopf-Entlüftungsleitung 16 vorliegende Ölnebel mit angesaugt wird, ergänzt durch Luft aus dem Bereich des Luftfilters 1. Diese Luftströmung hat nur geringen Druckabfall, so daß in der Ebene A annähernd noch Atmosphärendruck vorliegt, während im Bereich des Ansaugkanales 3 an der Austrittsmündung 42 ein Druck von beispielsweise lediglich 0,4 bar vorliegt. Hierdurch ist das kritische Druckverhältnis zwischen den Ebenen A und B deutlich überschritten, so daß sich in der Ebene der Querschnittsverengung 41 Schallströmung und im Anschluß daran Überschallströmung einstellt.

[0025] Durch den starken Druckabfall im Eintrittsbereich der Querschnittsverengung 41 durch Umwandlung von statischem Druck in dynamischen Druck der Luftströmung erfolgt über die Mündung 34 der Rohrdüse 32 hindurch eine entsprechend starke Saugwirkung auf dort anstehenden Brennstoff. Dieser wird daher durch die Querschnittsverengung 33 hindurch dosiert der Luftströmung zugeführt. Zugleich aber wird aus dem im Anschlußstutzen 22 vorliegenden Luftstrom über die Öffnungen 35 Primärluft stromauf der Rohrdüse 32 in das Brennstoffrohr 26 eingesaugt, und bildet mit dem im Brennstoffrohr vorliegenden Brennstoff eine Brennstoff-Luftemulsion. Daher tritt der Brennstoff bei der Mündung 34 in Form einer solchen Emulsion in den im Zufuhrkanal 25 strömenden Verbrennungsluftstrom ein, und zwar an einer Stelle, an der infolge Schallgeschwindigkeit des Verbrennungsluftstromes ein extrem großer Geschwindigkeitsunterschied vorliegt. Hierdurch wird der mit viel geringerer Geschwindigkeit austretende Brennstoff in feinste Tröpfchen zerfetzt und zerstäubt, so daß stromab der Querschnittsverengung 41 ein Brennstoff-Luftgemisch des gewünschten Lambda-Wertes in zumindest an der Austrittsmündung 42 sehr homogener Verteilung vorliegt. Spätestens an der Austrittsmündung 42 erfolgt eine weitere desintegrierende Einwirkung auf etwa noch vorhandene größere Tröpfchen durch den dortigen Druckstoß beim Strömungsumschlag auf Unterschall. In der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise tritt daher mit nach unten und zur Seite weisender Richtung ein Massestrom aus der Austrittsmündung 42 in das Ansaugrohr 3 ein, der mit hoher Geschwindigkeit durch das Ansaugrohr 3 wirbelt und dieses sehr schnell homogen mit feinstverteiltem Brennstoff von annähernd molekularer Partikelgröße anfüllt.

[0026] Dieser Zustand bleibt solange unverändert aufrechterhalten, als zwischen den Ebenen A und B das kritische oder ein überkritisches Druckverhältnis vorliegen, wobei auch stark überkritische Druckverhältnisse an den Zerteilungsbedingungen im Bereich der Querschnittsverengung 41 kaum etwas ändern, da dort immer Schallgeschwindigkeit vorliegt. Für den Fall, daß etwa bei Vollast oder in instationären Phasen wie bei Beschleunigung das kritische Druckverhältnis unterschritten wird, arbeitet der Bereich des Düsenrohres 24 zwischen den Ebenen A und B als Venturirohr, wobei jedoch wiederum die Zufuhr des Brennstoffes an der Stelle der maximalen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Verbrennungsluftstrom und dem Brennstoff erfolgt und somit auch unter diesen Bedingungen noch optimale Zerstäubung erfolgt, obwohl diese bei solchen Lastzuständen von geringerer Bedeutung ist. Wesentlich aber ist, daß unter stationären Bedingungen jedenfalls bis weit in den Teillastbereich hinein ein kritisches Druckverhältnis vorliegt und so unter gleichbleibenden stabilen Bedingungen das Leerlaufgemisch zugeführt wird. Diesem ist auch, in der veranschaulichten Weise direkt oder über das Luftfilter 1, der Ölnebel aus der Zylinderkopf-Entlüftungsleitung 16 beigegeben, so daß dieser auf energiesparende und schadstoffarme Weise mit entsorgt wird.

[0027] Da der Brennstoff über die Brennstoffleitung 15 ohne besondere Druckverluste herangeführt wird, kann es zweckmäßig sein, den Unterdruck im Brennstoffkanal 27 im Bereich der Öffnungen 35 zu erhöhen, um den gewünschten Eintrag von Primärluft zu gewährleisten. Hierzu dient die Vordrossel 36, wobei die Querschnittsfläche der dortigen Querschnittsverengung 37 einerseits dem dort gewünschten Druckabfall und andererseits dem Gesamtdruckverlust bis zur Mündung 34 zur Erzielung einer gewünschten Ausströmgeschwindigkeit der Emulsion angepaßt ist. Typischerweise beträgt die Querschnittsfläche der Querschnittsverengung 37 je nach Hubraum des zu versorgenden Motors zwischen 0,03 mm² und 0,3 mm², wobei im Hinblick auch auf die gewählte Querschnittsfläche von 0,12 mm² der von Emulsion durchströmten Querschnittsverengung 33 im Beispielsfalle eine Querschnittsfläche von 0,12 mm² für die alleine von Brennstoff durchströmte Querschnittsverengung 37 gewählt ist. Bei der gewählten Gesamtquerschnittsfläche der Öffnungen 35 von ca. 0,45 mm² ergibt sich unter der Einwirkung der durch die Querschnittsverengung 41 stets mit Schallgeschwindigkeit strömenden Verbrennungsluft eine optimale Bildung und Förderung der Emulsion durch die Rohrdüse 23 hindurch. Eine Querschnittsbemessung der Querschnittsverengung 41 mit ca. 16 mm² ergibt dabei eine Verbrennungsluftzufuhr zum geförderten Brennstoff in einer solchen Menge, welche ein gut zündfähiges Gemisch in einer solchen Menge ergibt, welche bei einem 2,81 Motor zu einer Leerlaufdrehzahl von um 600 bis 700 U/min führt.

[0028] Die drosselnden Querschnittsverengungen 33 und 37 können nicht verhindern, daß bei Betriebsunterbrechung durch das Heberprinzip Brennstoff aus der Schwimmerkammer 14 nachgefördert würde, da stromauf des Anschlußstutzens 21 keinerlei Luftzutritt in die Brennstoffleitung 15 möglich ist. Daher ist die Brennstoffleitung 15 mit einem Absperrorgan 49 versehen, welches beispielsweise unterhalb eines Druckes von 4 cm Benzinsäule in der Brennstoffleitung 15 letztere automatisch abschließt. Somit kann allenfalls der stromab des Absperrorgans 49 stehende Brennstoff nachtropfen, dessen Volumen minimiert werden kann und der durch den vollständigen Abschluß in Höhe des Absperrorgans 49 überdies allenfalls schwer und langsam abfließt; auf diese Weise kann die nachtropfende Brennstoffmenge bei der veranschaulichten Ausführungsform gegebenenfalls auf den Inhalt des Brennstoffrohres 26 stromab der Öffnungen 35 begrenzt werden.

[0029] Das Anschlußteil 31 aus schlecht wärmeleitendem Material verhindert starken Wärmeübergang zwischen der heißen Umfangswand des Gehäusekörpers 29 und dem Anschlußstutzen 21 sowie dem Brennstoffrohr 26, wobei zu bedenken ist, daß der Anschlußstutzen 21 mit seitlichem Spiel im Schlitz 46 angeordnet ist. Hierdurch kann die Kühlung des Brennstoffrohres 26 durch den umgebenden Verbrennungsluftstrom im Zufuhrkanal 25 und auch durch die durch die Öffnungen 35 hindurch eingetragene Primärluft auch im hinteren Bereich des Brennstoffrohres 26 wirksam bleiben, so daß dieses auch im Bereich der Eintrittsöffnung 38 relativ kühl bleibt.

[0030] Ein Übertritt von etwa dennoch im Brennstoffrohr 26 gebildeten Dampfblasen in die Brennstoffleitung 15 wird durch die Fangkammer 39 verhindert, da in Richtung der Brennstoffleitung 15 zurückstrebende Dampfbläschen an der Decke der Fangkammer 39 zurückgehalten werden, bis sie, etwa nach geringfügigem Anwachsen und stärkerem Hereinragen von oben in den Brennstoffstrom, wieder in das Brennstoffrohr 26 hineinbefördert und von dort zusammen mit dem Brennstoff bzw. die Emulsion aus der Mündung 34 mit ausgetragen werden, was zu keinerlei Störungen Anlaß gibt. Dadurch, daß die Strömungsquerschnitte der Brennstoffleitung 15, des Anschlußstutzens 21, der ringförmigen Fangkammer 39 und des Übertritts zwischen der Austrittsöffnung 40 und der Fangkammer 39 im wesentlichen gleich groß gehalten sind, ergibt sich eine störungsunempfindliche gleichförmige Strömung des Brennstoffs zwischen der Schwimmerkammer 14 und der Eintrittsöffnung 38 des Brennstoffrohres 26, die insbesondere bei relativ hoher Strömungsgeschwindigkeit durch einen kleinen Querschnitt hindurch ebenfalls einen nicht unwesentlichen Beitrag zur Vermeidung von Dampfblasenbildung auch unter ungünstigsten Verhältnissen leistet.

[0031] Durch die geschilderte Ausführungsform ergeben sich die eingangs näher erläuterten Vorteile. Insbesondere ist von Bedeutung, daß durch den relativ hohen Druck im Bereich der Ebene A das kritische Druckverhältnis bis weit in den Teillastbereich hinein aufrechterhalten werden kann, mit der Folge konstanter Betriebsbedingungen des Leerlaufsystemes auch im Teillastbereich. Da auch im Teillastbereich eine entsprechende Förderung durch das Leerlaufsystem hindurch erfolgt, die einen durchaus merklichen Teil des insgesamt in den Zylindern zur Verfügung gestellten Brennstoff-Luftgemisches ausmachen kann, ergibt die optimale Aufbereitung jedenfalls dieses Teiles eine deutliche Absenkung des Verbrauchs und der Schadstoffe auch im Teillastbereich.

[0032] Zur Erzielung maximalen Unterdrucks in der Leerlaufstellung kann die Drosselklappe 8 in dieser Stellung - ggf. bis auf durch Fertigungstoleranzen bedingte kleine Spalte - vollständig geschlossen sein. Diese Stellung der Drosselklappe 8 in der Leerlaufstellung wird auch bei den angegebenen Bemessungen der Öffnungen des Leerlaufsystems zugrundegelegt.

[0033] Ein gewisses Problem kann sich jedoch dann ergeben, wenn die üblicherweise als achsparalleler Längsschlitz ausgebildete Übergangsöffnung 19 in dieser Stellung ebenfalls vollständig durch den Rand der Drosselklappe 8 vom Unterdruck unterhalb der Drosselklappe 8 abgeschlossen ist, da dann beim Übergang zum Teillastbereich eine instationäre Phase mit gegenüber dem Sollwert durch diese Last verminderte Brennstoffzufuhr auftreten kann, also ein "Beschleunigungsloch" auftritt, da die Förderung der Übergangsöffnung 19 ausgehend von der vorherigen Nullförderung erst verzögert einsetzt.

[0034] Zur Vermeidung derartiger instationärer Betriebszustände kann auch vorgesehen sein, daß der Rand der Drosselklappe 8 zur Wand des Ansaugkanales 3 in der Leerlaufstellung einen kleinen Spalt mit einer maximalen Spaltbreite von beispielsweise 0,2 bis 0,3 mm aufweist, die Drosselklappe 8 in der Leerlaufstellung also die Strömung im Ansaugkanal 3 nicht vollständig abschließt, sondern nur drosselt. Es erfolgt dann auch in der Leerlaufstellung eine gewisse Grundförderung vom Brennstoff bzw. Emulsion aus der Übergangsöffnung 19 und eine entsprechende Luftzufuhr aus dem Ansaugkanal 3. Bei entsprechender Kompensation dieser zusätzlichen Brennstoff- und Luftzufuhr durch entsprechende verminderte Brennstoff- und Luftzufuhr aus der Leerlaufkanalanordnung 18 ergeben sich somit dieselben Betriebsbedingungen in der Leerlaufstellung wie im oben erwähnten Beispielsfall.

Ansprüche

1. Vergaser für Verbrennungsmotoren

- mit wenigstens einem einenends zur Atmosphäre offenen und anderenends mit einem Ansaugrohr (5) eines Ansaugsystems (6) des Verbrennungsmotors verbundenen Ansaugkanal (3), in dem eine in ihrer Leerlaufstellung den Ansaugkanal (3) wenigstens weitgehend abschließende Drosselklappe (8) angeordnet ist,

- mit einer die Drosselklappe (8) umgehenden Leerlaufkanalanordnung (18), die ein Düsenrohr (24) mit einer in den Ansaugkanal (3) mündenden Austrittsöffnung, eine Brennstoffleitung (15) und einen damit verbundenen Brennstoffkanal (27) zur Zufuhr von Brennstoff sowie eine mit dem Düsenrohr verbundene Luftleitung (17) zur Zufuhr von Verbrennungsluft und zur Bildung des gewünschten Brennstoff-Luft-Gemisches aufweist, wobei der Brennstoff, der am Austritt (34) aus dem Brennstoffkanal (27) die Form einer Brennstoff-Luft-Emulsion hat, durch Unterdruck der an diesem Austritt (34) vorliegenden Verbrennungsluft gefördert wird, und

- mit einer stromauf der Austrittsmündung (42) im Düsenrohr (24) angeordneten Querschnittsverengung (41) zur Erzeugung einer Überschallströmung,

- wobei der Brennstoffkanal (27) als im Verbrennungsluftstrom liegendes Brennstoffrohr (26) mit endseitiger Rohrdüse (32) ausgebildet ist, deren Mündung (34) im Bereich der Querschnittsverengung (41) angeordnet ist,
   dadurch gekennzeichnet,
daß die zur Bildung der Brennstoff-Luft-Emulsion erforderliche Primärluftzuführung in den Brennstoffkanal (27) mündet, daß zwischen der Brennstoffleitung (15) und dem Brennstoffkanal (27) eine ringförmige Fangkammer (39) für Dampfblasen angeordnet ist,
und daß in die ringförmige Fangkammer (39) die Austrittsöffnung (40) eines Anschlußstutzens (21) der Brennstoffleitung (15) unterhalb der in der Fangkammer (39) angeordneten Eintrittsöffnung (38) des Brennstoffkanales (27) mündet.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Anschlußstutzens (21) quer zur Achse (43) des Brennstoffkanals (27) liegt

3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffleitung (15) stromauf des Brennstoffrohres (26) ein die Brennstoffleitung (15) bei Betriebsunterbrechung des Vergasers abschließendes Absperrorgan (49) angeordnet ist.

4. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitung (17) und/oder die Brennstoffleitung (15) als frei neben dem Vergasergehäuse (2) angeordnete Leitungen ausgebildet sind.

5. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (21) in einem Anschlußteil (31) aus schlecht wärmeleitendem Material, insbesondere Kunststoff, gehalten ist.

6. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Brennstoffleitung (15), des zugehörigen Anschlußstutzens (21), dessen Austrittsmündung (40), der Fangkammer (39) und des Übertritts zwischen der Austrittsmündung (40) und der Fangkammer (39) wenigstens annähernd gleich groß sind.

7. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (24) als separates Gehäuseteil ausgebildet ist, das die Wand des Vergasergehäuses (2) und des Ansaugkanals (3) durchsetzt.

8. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die exakte Lage der Mündung (34) des Brennstoffkanals (27) gegenüber der Querschnittsverengung (41) des Düsenrohres (24) einstellbar gehalten ist.

9. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Querschnittsverengung (41) des Düsenrohres (24) nach Art einer konvergierenden-divergierenden Lavaldüse ausgebildet ist.

10. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (43) des Düsenrohres (24) gegenüber der Mittelachse des Ansaugkanales (3) in einem Winkel (α) von 0° bis 30°, insbesondere von wenigstens etwa 10° nach unten geneigt ist.

11. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (43) des Düsenrohres (24) gegenüber einer Radialen zur Mittelachse des Ansaugkanales (3), die durch den Schnittpunkt (48) der Achse (43) des Düsenrohres (24) mit der Verlängerung der Mantelfläche des Ansaugkanals (3) verläuft, in der Horizontalen um einen Winkel von 15° bis 40°, insbesondere von wenigstens etwa 20° geneigt ist.

12. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluftzuführung durch wenigstens eine umfangsseitige Öffnung (35) des Brennstoffrohrs (26) gebildet ist.

13. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrdüse (32) eine endseitige Querschnittsverengung (33) auf eine Querschnittsfläche zwischen 0,03 mm² und 0,3 mm², insbesondere von etwa 0,12 mm² aufweist.

14. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung (41) des Düsenrohres (24) eine freie Querschnittsfläche zwischen 4 mm² und 40 mm², insbesondere von etwa 16 mm² aufweist.

15. Vergaser nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf der die Primärluftzuführung bildenden Öffnung (35) eine als Querschnittsverengung (37) des Brennstoffkanals (27) ausgebildete Vordrossel (36) zur Sicherung eines den Primärlufteintritt gewährleistenden Unterdruckes im Brennstoffkanal (27) vorgesehen ist.

16. Vergaser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordrossel (36) eine Querschnittsfläche von 0,03 mm² bis 0,3 mm², insbesondere etwa 0,12 mm² aufweist.

17. Vergaser nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der die Primärluftzuführung bildenden Öffnung (35) bzw. die Summe der Querschnittsflächen einer Mehrzahl solcher Öffnungen (35) zwischen 0,1 mm² und 1,0 mm², insbesondere bei etwa 0,45 mm² liegt.

Claims

1. A carburetor for an IC engine comprising

- at least one intake duct (3) opening at one end into the atmosphere and connected at the other end with an intake pipe (5) of a manifold (6), and a throttle valve (8) located in said intake duct (3) so as to at least essentially shut off said intake duct (3) in an idling position, and

- idling duct means (18) bypassing said throttle valve (8) and comprising a nozzle tube (24) with an outlet port which joins into said intake duct (3), a fuel line (15) and a fuel duct (27) connected therewith for fuel supply, and an air line (17) which is connected to said nozzle tube for the supply of combustion air and formation of a desired fuel/air mixture, wherein the fuel, which at said outlet port (34) from said fuel duct (27) has the form of a fuel/air emulsion, is transported by means of a low pressure of the combustion air present at said outlet port (34), and

- a bore constriction (41) which is located upstream from the outlet orifice (42) inside said nozzle tube (24) for the production of a supersonic flow,

- with said fuel duct (27) being in the form of a fuel tube (26) which is disposed within the combustion air flow and comprises a tubular nozzle (32) at its end, the outlet orifice (34) of which is positioned in the area of said bore constriction (41),
characterized in that
the primary air supply necessary for formation of the fuel/air emulsion joins into said fuel duct (27), that an annular trap chamber (39) for trapping vapor bubbles is provided between said fuel line (15) and said fuel duct (27), and that the outlet port (40) of a connector (21) of said fuel line (15) joins into said annular trap chamber (39) below the inlet port (38) of said fuel duct (27) which is provided inside said trap chamber (39).

2. The carburetor as claimed in claim 1, characterized in that the axis of the connector (21) is arranged to be transverse relative to the axis (43) of the fuel duct (27).

3. The carburetor as claimed in claim 1 or 2, characterized by a valve (49) in the fuel line (15) upstream from the fuel tube (26) for shutting off the fuel line (15) when operation of the carburetor is interrupted.

4. The carburetor as claimed in one claims 1 to 3, characterized in that the air line (17) and/or the fuel line (15) are in the form of lines standing free of the side the carburetor housing (2).

5. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 4, characterized in that the connector (21) inside a connecting part (31) is made of a material which has low heat conductivity, particularly of a synthetic material.

6. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 5, characterized in that the cross sectional bore areas of the fuel line (15), of the associated connector (21), of its outlet orifice (40), of the trap chamber (39) and of the connection between the outlet orifice (40) and the trap chamber (39) are at least approximately equal in size.

7. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 6, characterized in that the nozzle tube (24) is in the form of a separate housing part which extends through the housing of the carburetor housing (2) and of the air intake duct (3).

8. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 7, characterized by having means for adjusting the exact position of the orifice (34) of the fuel duct (27) in relation to the bore constriction (41) of the nozzle tube (24).

9. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 8, characterized in that the part forming the bore constriction (41) of the nozzle tube (24) is in the form of a converging-diverging laval nozzle.

10. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 9, characterized in that the axis (43) of the nozzle tube (24) is inclined downwards in relation to the center axis of the intake duct (3) at an angle (α) between 0° and 30°, in particular of at least about 10°.

11. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 10, characterized in that the axis (43) of the nozzle tube (24) forms an angle in a horizontal plane of between 15° and 40°, in particular of at least about 20°, in relation to a line radial to the center axis of the intake duct (3) which passes through the point of intersection (48) of said axis (43) of said nozzle tube (24) with the extension of the peripheral surface of the intake duct (3).

12. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 11, characterized in that the primary air supply is formed by at least one peripheral port (35) of the fuel tube (26).

13. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 12, characterized in that the tubular nozzle (32) has a terminal bore constriction (33) down to a bore cross sectional area of between 0.03 sq mm and 0.3 sq mm, in particular of approximately 0.12 sq mm.

14. The carburetor as claimed in one of claims 1 to 13, characterized in that the bore constriction (41) of the nozzle tube (24) has a free sectional area of between 4 sq mm and 40 sq mm, in particular of approximately 16 sq mm.

15. The carburetor as claimed in one of claims 12 to 14, characterized by a pre-choke in the form of a bore constriction (37) of the fuel duct (27) is provided upstream of the port (35) forming the primary air supply conduit for ensuring a degree of vacuum inside said fuel duct (27) sufficient to cause the entry of primary air.

16. The carburetor as claimed in claim 15, characterized in that the pre-choke (36) has a bore sectional area of 0.03 sq mm to 0.3 sq mm, in particular of approximately 0.12 sq mm.

17. The carburetor as claimed in one of claims 12 to 16, characterized in that the bore sectional area of the port (35) forming the primary air supply, or the sum of bore sectional areas of a plurality of such ports (35), is between 0.1 sq mm and 1.0 sq mm, in particular approximately 0.45 sq mm.

Revendications

1. Carburateur pour des moteurs à combustion

- avec au moins un canal d'aspiration (3), qui est ouvert vers l'atmosphère à une extrémité et dont l'autre extrémité est reliée à un tuyau d'aspiration (5) d'un système d'aspiration (6) du moteur à combustion, et dans lequel est disposé un papillon (8) qui ferme presque totalement ce canal d'aspiration (3) dans sa position de ralenti,

- avec un ensemble de canal de ralenti (18), qui contourne le papillon (8) et qui présente un tube de gicleur (24) avec une ouverture de sortie débouchant dans le canal d'aspiration (3), une conduite de carburant (15) et un canal de carburant (27) relié à cette conduite et destiné à l'apport de carburant, ainsi qu'une conduite d'air (17) reliée au tube de gicleur et destinée à l'apport d'air de combustion et à la formation du mélange air/carburant souhaité, le carburant, qui présente la forme d'une émulsion de carburant et d'air à la sortie (34) du canal de carburant (27), étant aspiré par la dépression de l'air de combustion présent à cette sortie (34),

- et avec un rétrécissement de section (41), disposé en amont de l'embouchure de sortie (42) dans le tube de gicleur (24) et destiné à produire un écoulement supersonique,

- le canal de carburant (27) étant réalisé sous la forme d'un tube de carburant (26) situé dans le flux d'air de combustion et doté à son extrémité d'un gicleur tubulaire (32) dont l'embouchure (34) est disposée dans la région du rétrécissement de section (41),
caractérisé en ce que l'arrivée d'air primaire nécessaire pour la formation de l'émulsion de carburant et d'air débouche dans dans le canal de carburant (27),
en ce qu'une chambre annulaire (39), collectrice de bulles de vapeur, est disposée entre la conduite de carburant (15) et le canal de carburant (27),
et en ce que l'ouverture de sortie (40) d'une tubulure de raccordement (21) de la conduite de carburant (15) débouche dans la chambre collectrice annulaire (39), en dessous de l'ouverture d'entrée (38) du canal de carburant (27) qui est disposée dans la chambre collectrice (39).

2. Carburateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de la tubulure de raccordement (21) est transversal à l'axe (43) du canal de carburant (27).

3. Carburateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un organe d'arrêt (49), fermant la conduite de carburant (15) en cas d'interruption de fonctionnement du carburateur, est disposé en amont du tube de carburant (26) dans la conduite de carburant (15).

4. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la conduite d'air (17) et/ou la conduite de carburant (15) sont réalisées sous la forme de conduites disposées librement à côté du corps de carburateur (2).

5. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tubulure de raccordement (21) est fixée dans une partie de raccordement (31) en matériau mauvais conducteur de chaleur, matière plastique notamment.

6. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les sections de la conduite de carburant (15), de la tubulure de raccordement associée (21), de son embouchure de sortie (40), de la chambre collectrice (39) et de la transition entre l'embouchure de sortie (40) et la chambre collectrice (39), sont au moins approximativement identiques.

7. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube de gicleur (24) est conçu comme partie de carter séparée, qui traverse la paroi du corps de carburateur (2) et du canal d'aspiration (3).

8. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la position exacte de l'embouchure (34) du canal de carburant (27) par rapport au rétrécissement de section (41) du tube de gicleur (24) peut être réglée.

9. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la région du rétrécissement de section (41) du tube de gicleur (24) est conçue à la manière d'une tuyère convergente-divergente de Laval.

10. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'axe (43) du tube de gicleur (24) est, par rapport à l'axe médian du canal d'aspiration (3), incliné vers le bas d'un angle (alpha) de 0° à 30°, notamment d'au moins environ 10°.

11. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'axe (43) du tube de gicleur (24) est, par rapport à une radiale à l'axe médian du canal d'aspiration (3) qui passe par le point d'intersection (48) de l'axe (43) du tube de gicleur (24) avec le prolongement de la face d'enveloppe du canal d'aspiration (3), incliné dans l'horizontale d'un angle de 15° à 40°, notamment d'au moins environ 20°.

12. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'arrivée d'air primaire est constituée par au moins une ouverture périphérique (35) du tube de carburant (26).

13. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le gicleur tubulaire (32) présente un rétrécissement de section terminal (33) de superficie de section comprise entre 0,03 mm² et 0,3 mm², notamment égale à environ 0,12 mm².

14. Carburateur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le rétrécissement de section (41) du tube de gicleur (24) présente une superficie de section libre comprise entre 4 mm² et 40 mm², notamment égale à environ 16 mm².

15. Carburateur selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'est prévu, en amont de l'ouverture (35) constituant l'arrivée d'air primaire, un papillon d'étranglement primaire (36) réalisé sous la forme d'un rétrécissement de section (37) du canal de carburant (27) et destiné à assurer une dépression garantissant l'entrée d'air primaire dans le canal de carburant (27).

16. Carburateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que le papillon d'étranglement primaire (36) présente une superficie de section comprise entre 0,03 mm² et 0,3 mm², notamment égale à environ 0,12 mm².

17. Carburateur selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que la superficie de section de l'ouverture (35) constituant l'arrivée d'air primaire, ou la somme des superficies de sections d'une pluralité de telles ouvertures (35), se situe entre 0,1 mm² et 1,0 mm², notamment à environ 0,45 mm².

Zeichnung